LTPO-экраны в смартфонах — что это и зачем нужно?
Особенности, преимущества и недостатки дисплеев LTPO.
Современные смартфоны выполняют десятки важных функций, и для многих они стали практически полноценной заменой компьютера. Однако неотъемлемый минус мобильных устройств — быстрый разряд аккумулятора и постоянная необходимость в подзарядке. На то, как быстро садится смартфон, в значительной степени влияет дисплей устройства. Чем чаще он включен и чем выше частота обновления экрана, тем сильнее это скажется на уровне заряда батареи.
Рассказываем, как на потребление заряда влияет LTPO-экраны, в чем заключаются их преимущества и недостатки по сравнению с обычными дисплеями.
Что такое LTPO-экраны в смартфонах?
LTPO — особая технология, применяемая при производстве различных дисплеев. Ранее она использовалась только в умных часах (Apple Watch 4), но с недавнего времени ее стали применять и для дисплеев смартфонов. Пока список устройств с этой технологией невелик, и большинство из них только анонсированы, однако в будущем LTPO может стать неотъемлемой частью разработки телефонов.
Основная задача LTPO-дисплеев — экономия заряда батареи. Большинство современных смартфонов поддерживают высокую частоту обновления дисплея, за счет чего изображения на экране сменяются более плавно. В результате играть в игры или просматривать видеоролики (да и в целом использовать мобильный телефон) становится приятнее и удобнее. Однако за плавную прокрутку приходится платить зарядом батареи, ведь при высокой частоте обновления экрана смартфон садится намного быстрее.
Технология LTPO минимизирует этот недостаток: она автоматически устанавливает нужную частоту обновления в зависимости от того, что происходит на экране. Например, для игр будет установлена частота в 120 Гц, а при чтении текста (использовании браузера, мессенджеров и т.д.) частоту можно максимально сократить. Результат никак не повлияет на качество изображения, но значительно сократит время автономной работы смартфона.
Преимущества и недостатки LTPO-экранов на смартфонах
Основное преимущество LTPO-дисплеев в телефонах заключается в экономии заряда батареи при активном использовании устройства. Потребление заряда снизится примерно на 15-20%, если пользователь часто запускает игры и другие энергозатратные приложения. Если же на экране в основном отображается статичный контент, экономия составит более 50%. Смартфону понадобится меньше подзарядок, что в результате увеличит срок жизни аккумулятора. Кроме того, технология LTPO полезна тем, что автоматически меняет нужный уровень частоты обновления экрана — пользователю не нужно самостоятельно переключать ее в настройках.
К недостаткам LTPO на данный момент можно отнести узкий список устройств, которые поддерживают это нововведение в производстве смартфонов. Кроме того, все они обладают высокой стоимостью, так как пока всего несколько компаний занимаются производством LTPO-экранов.
LTPO-дисплеи: Каким будет OLED в iPhone 13? Разбор
Совсем недавно знаменитый аналитик Минг-Чи Куо поделился новой информацией о грядущих смартфонах Apple, которые выйдут в этом году.
Давайте посмотрим, что же он нам наобещал:
Для начала давайте вспомним какие два главных типа экранов бывают. В принципе есть OLED и LCD-экраны, то есть экраны на основе органических светодиодов, которые сами и являются источниками света, и экраны на основе жидких кристаллов, где светодиоды выступают только в качестве подсветки.
Тут важно понимать, что, в принципе не так важен тип экранов, как тот факт, что любой экран — это сложная слоистая структура.
Кроме самих диодов или цветовых фильтров, есть еще много других важных частей. Получается такой современный сэндвич. С помощью сложнейшего набора комбинаций, эти экраны печатаются слой за слоем.
И сама процедура печати современных экранов, по сути, основана на тех же технологиях что и создание современных процессоров, например, процессы литографии, химического и физического осаждения из газовой фазы, плазмо-химического травления, да и многие другие! Это сотни сложнейших и очень точных операций. Вообще это тема для отдельного ролика, тут давайте об экранах!
Только посмотрите на комплекс, который предлагает компания Applied Materials своим клиентам для создания гибких OLED-экранов! Обратите внимание — на человека, он тут для масштаба.
И при том, что за OLED и LCD-экранами стоят принципиально разные физические процессы, в их конструкции есть схожие участки. Давайте взглянем на картинку. Видите участок TFT на картинке.
Накатывает ностальгия, ведь это та самая популярная в нулевых аббревиатура, которая использовалась в рекламе всех экранов TFT LCD. Так вот, на самом деле эти TFT есть и в современных OLED-экранах.
В расшифровке это значит Thin-Film Transistor или Тонкоплёночный транзистор. Это слой транзисторов, которые в разных типах экранов используются для разных целей — в ЖК для контроля поляризации кристаллов, а в OLED-дисплеях они отвечают за включение и выключение каждого конкретного светодиода.
По-простому, это маленькие выключатели, которые контролируют подачу тока для каждого пикселя. Без транзисторов мы бы даже не смогли просто включать и выключать пиксели на экране! А этими транзисторами управляют отдельные специальные контролеры.
Транзисторы должны обладать одним важным параметром — например, в LCD-экранах они должны быть прозрачными или, в случае OLED-панелей либо прозрачными, либо полностью поглощающими свет, чтобы избегать артефактов изображения! А это меняет те материалы, из которых они сделаны, что в корне меняет технологии их производства!
Так вот, если вы думаете, что TFT-слой это что-то очень простое, то это совсем не так. Современные дисплеи — это очень сложное устройство и инженеры, и ученые бьются за улучшение каждого аспекта, не только самих пикселей, но и например скорости отклика, энергоэффективности. Посмотрите на фото в разрезе, полученное на электронном микроскопе.
А вот для сравнения структура транзистора в старых TFT экранах!
В любом современном смартфоне с OLED-экранам и даже во многих LCD-дисплеях используется так называемый слой транзисторов LTPS, что означет Low Temperature PolySilicon или низкотемпературный поликристаллический кремний. Это полупроводниковый материал, из которого сделан канал транзистора, то место через которое течет ток, когда транзистор открыт. Транзисторы, основанные на поликристаллическом кремнии, используются в TFT-слое и вообще в любом современном смартфоне с OLED-экранами.
Процесс производства LPTS включает в себя много тонкостей. Но главное — это специальная температурная обработка, что позволяет получать кремний с определенным размером кристаллов.
Такая структура, в свою очередь, повышает мобильность электронов, что делает возможным, увеличивать плотность пикселей на дюйм, то есть увеличивает разрешение экрана! Кроме того увеличивается энергоэффективность. Но есть проблема, частота ограничена 60Гц и не может быть динамической. Это связано с конструктивными ограничениями, потому что ток утекает с транзистора относительно медленно. А для увеличения до 120 Гц и более, производители вынуждены интегрировать специальные чипы, которые потребляют много энергии. Они занимаются контролем транзисторов в TFT-слое. То есть выигрыш от большой мобильности электронов теряется, когда мы говорим о больших частотах!
Это специальный доработанный тип транзисторов, где используется дополнительный транзистор из другого материала. К транзистору из поликристаллическому кремнию добавляют специальный соседний сделанный из Оксида Индия, Цинка и Галлия, или IGZO — Indium gallium zinc oxide.
Получается очень сложная структура, только посмотрите в разрезе на схему зеленого пикселя OLED-экрана. И таких на экране миллионы!
И чего же удалось добиться используя комбинацию LTPS и IGZO технологий?
Одно преимущество — это уменьшение шума, что повышает точность использования экранов. Шум может возникать из-за низкой скорости утечки, тут же это происходит быстрее.
Но главное — энергоэффективность. Подсчитано, что экономия составит до 15 процентов из-за существенно меньшего тока? необходимого для включения транзистора! А как мы помним — экран это одно из самых прожорливых мест нашего телефона! Разница будет существенна.
И последнее — частота. Из-за использования Оксида появляется возможность как понижать частоту экрана до 1 Гц, так и повышать до более чем 144 Гц. Это все благодаря низким утечкам тока через транзистор. И такое можно делать без использования специальных усиливающих контроллеров. Все это происходит плавно и в зависимости от того, что вы сейчас делаете со своим устройством. В общем, производители нашли золотую середину!
И самое интересное, что такие экраны уже используются. Samsung начали ставить LTPO-экраны в свои смартфоны начиная с Galaxy Note20, в новых флагманах компании они тоже стоят. Также подобные дисплеи используют OnePlus и OPPO с своих устройствах.
А сама Apple опробовала технологию LTPO еще несколько лет назад. Они использовали их в своих часах Apple Watch, начиная с четвертого поколения, чтобы имелась возможность понижать частоту обновления экрана до 1 Гц, для экономии и без того маленького аккумулятора в часах. Вот так вот без громких анонсов начали использовать новое поколение транзисторов в экранах!
В общем, все как обычно — Apple берет лучшее из мира технологий и устанавливает в свои девайсы! Ждем 120 Гц в новых iPhone 13… А вы теперь будете знать почему iPhone и Samsung имеют лучшие экраны на рынке и умеют работать с адаптивной частотой.
LTPO отображает: что это такое и на каких смартфонах Xiaomi, OnePlus и OPPO они есть
У каждого нового урожая есть свои тенденции для смартфонов, и один из них, который мы увидим в 2021 году, будет LTPO дисплей. Новости коснутся не только все более решительные камеры e очки приглушенного цвета, но и экраны. Мы говорим об этом уже несколько месяцев, но с появлением нового поколения максимальной комплектации Xiaomi, OnePlus ed OPPO он стал говорить об этом более настойчиво. Как вы уже догадались, это новая технология, которая касается мира производства дисплеев, особенно для смартфонов. Но как это работает подробно?
Что касается экранов смартфонов, мы привыкли к биполярному разделению: ЖК-дисплей e OLED. Это две макрокатегории, в которые затем попадают различные наименования: IPS, AMOLED, Super AMOLED и так далее. Если оставить в стороне эти аббревиатуры, всем станет ясно, что технология OLED становится все более распространенной в мире телефонии. Причин в основном две: визуальное качество, но, прежде всего, потребление энергии. Хотя отличный ЖК-дисплей может не уступать по качеству OLED, этого нельзя сказать о влиянии на батарею. Экран OLED может воспроизводить абсолютный черный цвет благодаря способности отключать свои органические пиксели при всем уважении к автономности.
Вот как работает LTPO и каковы преимущества дисплеев
Сказав это, давайте сосредоточимся на мире OLED и на том, как он изменится к лучшему благодаря появлению технологий отображения. LTPO. Этот акроним означает аббревиатуру Низкотемпературный поликристаллический оксид, по сути, новый наклон уже известного LTPS, где «S«Стенды для»кремний «. Многие экраны на рынке основаны на технологии LTPS, полупроводниковой, которая позволила эволюционировать экранам OLED. Его реализация означала, что панели TFT (Тонкопленочный транзистор), из которого они состоят, могут получать необходимое количество электрического тока, но при этом оставаться компактными и тонкими.
Однако этот метод вступил в противоречие с аргументом о «частоте обновления», который преобладает на рынке смартфонов. Чтобы экран LTPS имел высокую частоту обновления, необходимо увеличить скорость зарядки конденсатора, размещенного внутри компонента TFT. Однако при этом материал LTPS необходимо постоянно загружать, чтобы предотвратить возможные потери. Следствием этого является то, что OLED-экраны LTPS не могут вращаться на низкой частоте.
Тогда в чем проблема? До сих пор было много разговоров о смартфонах на 90, 120, 144 Гц и так далее, но вы должны быть очень осторожны. энергопотребление. Наличие дисплея с частотой 144 Гц означает, что батарея прослужит намного меньше, чем обычно, поскольку дисплей требует большей мощности. До сих пор мы видели «гибридные» системы, в которых программное обеспечение допускает автоматическую или ручную настройку, которая колеблется между 60 и 90/120/144 Гц, но этих шагов недостаточно для оптимальной настройки для экономии заряда батареи. Не говоря уже о том, что получить OLED-экран LTPS с высокой частотой обновления и высоким разрешением очень сложно.
В чем преимущества технологии LTPO?
И здесь появляются дисплеи LTPO, практически смесь существующих технологий. В этом типе экранов схемы переключателей унаследованы от LTPS, а компонент TFT из тех IGZO (Оксид индия, галлия, цинка). Эта новая структура позволяет экрану использовать преимущества двух технологий. Этот IGZO имеет лучшую подвижность электронов за счет миниатюризации экранов, но без ущерба для разрешения или диагонали.
Кроме того, он имеет лучший энергетический баланс: согласно отраслевым исследованиям, дисплей LTPO может экономия от 5% до 15% заряда батареи по сравнению с традиционным LTPS. Смесь, которая соответствует вышеупомянутой концепции высокой частоты обновления, но улучшает ее. С появлением этих экранов, по сути, мы начинаем говорить о переменная частота обновления, незаменимый элемент, чтобы не сильно повлиять на потребление. Вместо того, чтобы варьироваться только между 60, 90 и 120 Гц, дисплей этого типа может, например, отображать от 10 до 120 Гц. Это переключение частоты происходит автоматически, когда система подстраивается под то, что мы видим на экране.
Какие смартфоны оснащены дисплеем LTPO?
Как вы понимаете, дисплеи LTPO более дороги и сложны в производстве, поэтому их выпуск в 2021 году будет ограничен. Но уже есть несколько моделей, которые могут похвастаться одной, и это следующие:
Эти другие, однако, являются смартфонами с экраном LTPO, запланированными на будущее:
Что такое LTPO-дисплей и лучше ли он OLED
Разве не было бы замечательно, если бы мы могли сделать смартфоны более энергоэффективными и получить больше пользы от одной зарядки? Именно эта идея лежит в основе технологии отображения LTPO, используемой Apple и Samsung. Вот чего ожидать от сенсорных экранов завтрашнего дня.
Что такое дисплей LTPO
LTPO означает низкотемпературный поликристаллический оксид и относится к особому типу технологии, применяемой в OLED-дисплеях. OLED означает органический светоизлучающий диод, уникальный тип самоизлучающего дисплея, который можно найти во всем, от умных часов до смартфонов и больших потребительских дисплеев.
OLED-дисплеи обычно используют низкотемпературный поликристаллический кремний (LTPS) в качестве тонкопленочных транзисторов (TFT), составляющих объединительную панель дисплея. Используя как LTPS, так и оксид индия, галлия, цинка (IGZO), Apple может использовать комбинацию технологий LTPS и LTPO, чтобы предложить новые преимущества при сохранении жизнеспособности производства.
Все это делается с целью создания дисплеев с различной частотой обновления. Apple использовала эту технологию в Apple Watch Series 4, но настоящих преимуществ не было до выпуска Apple Watch Series 5 с постоянно включенным дисплеем.
LTPO — это прорыв, поскольку не требуется дополнительных компонентов между контроллером дисплея и графическим процессором (GPU) для обеспечения динамической частоты обновления.
Хотя LTPO — это технология, разработанная Apple (на которую компания владеет патентами), Samsung также работает над аналогичной технологией отображения, которая не требует выплаты роялти одному из своих основных конкурентов. Версия Samsung известна как гибридно-оксидный и поликристаллический кремний (HOP).
Какие преимущества приносит LTPO
Дисплей Вашего смартфона потребляет больше энергии, чем любой другой компонент. Хотя OLED-экраны более эффективны, чем их ЖК-аналоги, они по-прежнему потребляют значительную часть времени автономной работы по сравнению с другими компонентами, такими как Wi-Fi и Bluetooth.
Основное преимущество LTPO заключается в снижении этого энергопотребления за счет изменения частоты обновления. Именно так Apple смогла создать Apple Watch Series 5 (и его преемника). Последние носимые устройства Apple оснащены постоянно включенными дисплеями, сохраняя при этом время автономной работы в течение всего дня.
Термин «частота обновления» означает количество обновлений дисплея в секунду, измеряемое в герцах (Гц). В большинстве смартфонов используются дисплеи с частотой 60Гц, хотя доступны модели с частотой 120Гц (и сама Apple производит iPad «ProMotion», который использует более высокую частоту обновления).
Более высокая частота обновления обеспечивает более отзывчивый и плавный пользовательский интерфейс за счет экономии энергии. Изменяя частоту обновления до 1Гц (по сути, один кадр в секунду) в соответствии с новейшими носимыми устройствами Apple, можно сэкономить энергию, поскольку дисплей делает меньше запросов для изменения содержания на экране.
Например, когда Ваш телефон получает уведомление, он загорается, чтобы уведомить Вас. В этот период на экране вряд ли будут какие-либо движущиеся объекты. Уменьшение частоты обновления ни в коей мере не ухудшает пользовательский опыт. Когда Вы берете телефон в руки, чтобы проверить уведомление, частоту обновления можно восстановить до частоты, более подходящей для общего использования.
Эта технология может использоваться динамически во всей операционной системе. Например, если на Вашем устройстве отображается экран «Сейчас исполняется» для подкаста или музыки, частота обновления дисплея может быть значительно снижена. Теоретически игры, в которых используется высокая частота кадров, могут «запросить» использование полной частоты 120Гц, если Apple предоставит для этого средства.
Поскольку у Apple очень жесткие отношения с точки зрения тщательно подобранного пользовательского опыта, компания может применять более эффективную частоту обновления в определенных обстоятельствах, например, при просмотре экрана блокировки или видеозвонка. Камеры Apple FaceID уже могут определить, когда Вы смотрите на экран, поэтому можно даже уменьшить частоту обновления, когда операционная система видит, что никто не смотрит.
Какие устройства используют дисплеи LTPO
Первым устройством, действительно использующим преимущества LTPO, были Apple Watch Series 5. Умные часы произвели фурор, когда компания объявила о технологии «всегда включенного» дисплея с частотой обновления, которая может доходить до 1Гц.
Между тем, дисплеи LTPO, в которых используется технология Samsung HOP, уже существуют. Эти дисплеи были ограничены флагманскими устройствами, такими как Samsung Galaxy Note 20 Ultra и Galaxy S21 Ultra. Проведенный Anandtech анализ дисплея, использованного в S21 Ultra, показал «значительное повышение эффективности» с точки зрения энергопотребления.
Еще один шаг вперед
Технология LTPO представляет собой еще один шаг вперед для портативных устройств, таких как смартфоны и носимые устройства. Эти улучшения не сразу заметны с точки зрения заметного улучшения качества отображения, но вместо этого обеспечивают повышение эффективности, которое должно помочь продлить срок службы батареи.
Насколько широко распространятся дисплеи LTPO, еще неизвестно. В настоящее время они предназначены для устройств высокого класса, которые используют более высокую частоту обновления, поэтому не удивляйтесь, увидев их в скором времени во флагманских iPhone и носимых устройствах.
Samsung и Apple переходят на LTPO-дисплеи: чем они лучше обычных
LTPO-дисплеи появились на рынке носимых устройств сравнительно недавно, но уже показали свою пригодность. Это одна из интереснейших разработок в сфере дисплеев за последнее время, способная разрешить некоторые проблемы. Такие экраны уже ставят в Apple Watch, начиная с 4-й модели, флагманы Samsung Galaxy S21 и OnePlus 9 Pro. Согласно слухам, эти продвинутые дисплеи появятся ещё и в iPhone 13.
Чем они так интересны, и почему производители обратили внимание на эту технологию?
Содержание
Что такое LTPO-дисплей
Если кратко: LTPO — это тип дисплеев c поддержкой динамической частоты обновления: вместо постоянных 120 Гц может быть хоть 60, хоть 1 Гц.
Если подробнеe
Подавляющее большинство современных OLED-экранов выполнено по технологии LTPS (Low Temperature Poly Silicon), что переводится как «низкотемпературный поликристаллический кремний». Если вдаваться в технические детали, то этот метод отличается тем, что кремниевые тонкоплёночные транзисторы для управления матрицей создаются способом лазерного отжига — молекулы кремния трансформируются в кристаллическую структуру под действием лазерного излучения. Что это даёт на практике?
Технология LTPS позволила снизить энергопотребление дисплеев и при этом повысить их частоту до 90 или 120 Гц. Но частота на таких дисплеях зафиксирована и не может динамически изменяться. Это плохо отражается на автономности устройств. Например, 120 Гц будут даже в режиме Always-On-Display или при просмотре документов. Как можно догадаться, это не очень эффективно.
На помощь приходит технология LTPO, которая расшифровывается как Low-Temperature Polycrystalline Oxide или «низкотемпературный поликристаллический оксид». Это всё тот же LTPS, но вдобавок к нему в структуре дисплея внедряются тонкоплёночные транзисторы на основе IGZO — специального материала, в состав которого входят индий, галлий, цинк и кислород. LTPO объединяет преимущества двух типов траннзисторов.
Всё это позволяет создавать дисплеи с динамической частотой обновления и более низким относительно LTPS-экранов энергопотреблением.
Чем LTPO-дисплеи полезны для потребителей
OLED-дисплеи энергоэффективнее обычных IPS-собратьев. Это одна из причин, по которой первый тип активно захватывает рынок. Несмотря на это, экраны всё ещё являются самым прожорливым компонентом в носимой электронике, поэтому производители разными способами пытаются решить эту проблему.
Главное преимущество LTPO-дисплеев — переменная частота. Такое достижение позволяет значительно увеличить автономность девайсов. Так, в режиме Always-On-Display частота экрана может быть на уровне 1 Гц (всего одно действие за секунду), во время простых задач повышаться до 60 или 90 Гц, а в играх достигать 120 Гц или выше.
Как я говорил ранее, Apple начала применять эту технологию в Apple Watch Series 4. Но настоящие достоинства такого решения проявились только с выпуском Apple Watch Series 5, в которых мог быть постоянно включенный дисплей. Именно в таком режиме часы понижают частоту с 60 до 1 Гц, что помогает им оставаться заряженными дольше — идеальная демонстрация возможностей LTPO.
Дисплеи, выполненные по технологии LPTO, ещё и сами по себе довольно энергоэффективные — разница между ними и LTPS-экранами составляет 10-15%. Это возможно за счёт того, что меньше энергии требуется для переключения транзисторов.
Серьёзный недостаток технологии — пока что LTPO-дисплеи дорогие в производстве, поэтому сейчас они устанавливаются только во флагманские устройства.
